Het betekent dat we op Mars een heuse zuurstoffabriek kunnen bouwen, die lokaal voldoende zuurstof produceert om toekomstige Marsbewoners in leven te houden.
De mensheid heeft altijd al gedroomd van leven op Mars. Maar het ontbreken van essentiële stoffen zoals zuurstof maakt langdurig overleven op de planeet een behoorlijke uitdaging. In plaats van ontelbare zuurstofflessen naar de rode planeet te transporteren, zou het natuurlijk veel handiger zijn om ter plaatse zuurstof te creëren met materialen die daar al aanwezig zijn. Dat was lange tijd gemakkelijker gezegd dan gedaan. Maar een nieuw ontwikkelde robot-chemicus blijkt dat kunstje nu toch vrij simpel te kunnen klaren.
Het belang van zuurstof
Als we daadwerkelijk de rode planeet willen bewonen, is zuurstof essentieel. Het is niet alleen nodig voor ons om te ademen, maar het kan ook dienen als raketbrandstof. Als we ter plekke zuurstof kunnen maken, is dat natuurlijk heel wenselijk. Aan transport vanaf de aarde hangt namelijk een fors prijskaartje. “Het overbrengen van materialen vanaf de aarde is extreem duur en onpraktisch,” vertelt onderzoeker Jun Jiang aan Scientias.nl. “Door lokale Martiaanse bronnen te gebruiken, kunnen we loskomen van de dure afhankelijkheid van bevoorrading vanaf de aarde. Hierdoor kunnen we langer op Mars blijven en er zelfs een permanente basis bouwen. Dat vergroot de kansen voor mensen om Mars te verkennen.” Jiang zou dan ook graag zien dat toekomstige Marskolonisten ‘van het land leven’ – oftewel gebruikmaken van lokale hulpbronnen – in plaats van deze vanaf de aarde mee te torsen.
Zuurstof op Mars
In het geval van zuurstof is dat echter nog niet zo eenvoudig. De atmosfeer van Mars bestaat voor het grootste deel uit koolstofdioxide, met slechts een kleine hoeveelheid zuurstof (minder dan 0,2 procent). In vergelijking met de aarde is de hoeveelheid zuurstof op Mars dus zeer gering. Gelukkig zijn er andere manieren om aan zuurstof te komen. Want recente studies hebben aangetoond dat er wel water op de rode planeet te vinden is. En water bestaat uit twee waterstofatomen en één zuurstofatoom.
Splitsen
Op dit moment onderzoeken wetenschappers de optie om water te splitsen om zo zuurstof te maken. Dit willen ze doen via ‘elektrochemische wateroxidatie’, aangedreven door zonne-energie en met behulp van een katalysator (zie kader). Op deze manier kan op grootschalige wijze zuurstof worden geproduceerd. De uitdaging is om een methode te vinden om deze katalysatoren ter plaatse te maken met behulp van materialen op Mars, zodat de kosten van het transport vanaf de aarde worden verminderd.
En daar zijn onderzoekers nu in geslaagd. Ze ontwikkelden daarvoor een op kunstmatige intelligentie gebaseerde robot die katalysatoren uit Marsmaterialen kan halen – en dit alles zonder menselijke tussenkomst.
Marsmeteorieten
De onderzoekers selecteerden eerst vijf verschillende soorten meteorieten die afkomstig zijn van Mars of waarvan is bevestigd dat ze op de rode planeet voorkomen. Deze Marsmeteorieten werden vervolgens zorgvuldig door de robot geanalyseerd. Hij speurde daarbij naar chemische verbindingen die omgezet kunnen worden in katalysatoren. Vervolgens testte de robot hoe goed deze katalysatoren zuurstof konden produceren. Dit deed de robot telkens opnieuw totdat de beste katalysator was gevonden. En dat in een veel hoger tempo dan een mens zou kunnen doen. “Het meest opwindende is dat de robot in slechts zes weken tijd de beste formule kan vinden uit drie miljoen mogelijke combinaties van vijf soorten Marsmeteorieten,” stelt Jiang. “Dit is iets waar een mens 2000 jaar voor nodig zou hebben.”
Katalysator
Het betekent dat de slimme robot dus in staat is om met behulp van reeds aanwezige bronnen op Mars, zuurstof te produceren. Het kan in Marsmeteorieten stofjes vinden die uiteindelijk gebruikt kunnen worden om zuurstof te maken. En de door de robot-chemicus ontdekte beste katalysator werkt zelfs onder nagebootste Marsomstandigheden goed. “Toen we de stof verder testten, ontdekten we dat deze ook bij ijzige Marstemperaturen – waar het wel -37 graden Celsius kan zijn – stabiel bleef,” merkt Jiang op.
Zuurstoffabriek
Met de robot zou het mogelijk moeten zijn om een heuse zuurstoffabriek op Mars te bouwen, stelt Jiang. “Met slechts vijftien uur zonne-energie kunnen we genoeg zuurstof produceren om menselijke overleving mogelijk te maken. Deze innovatieve technologie brengt ons dichter bij het realiseren van onze droom om op Mars te wonen.”
Verbeteringen
Ondanks de indrukwekkende resultaten is de gebouwde robot nog niet het exemplaar dat ook daadwerkelijk op Mars aan de slag zal gaan. De onderzoekers zijn namelijk van plan om de robot verder te verbeteren en te verfijnen. “Om de robot in de toekomst nog krachtiger te maken, hebben we plannen om het uit te rusten met meer sensoren en spectroscopische ogen, waardoor het in staat is om de microscopische evolutie van chemicaliën nog beter te onderzoeken en te voorspellen,” aldus Jiang.
Grote stap
Hoewel er dus nog werk aan de winkel is, is de studie een grote sprong voorwaarts, die de langverwachte kolonisatie van de rode planeet weer een stap dichterbij brengen. “We zijn er stellig van overtuigd dat de technologische vooruitgang die we hebben geboekt een belangrijke vooruitgang betekent in ons vermogen om bronnen buiten de aarde te gebruiken,” zegt Jiang. “Dit is niet alleen relevant voor Mars, maar ook voor de maan, planetoïden en andere plekken die in de toekomst mogelijk verkend en gekoloniseerd zullen worden. Ons onderzoek levert daarnaast niet alleen oplossingen voor het produceren van zuurstof in buitenaardse omstandigheden, maar illustreert ook het enorme potentieel dat voortkomt uit het samenvoegen van kunstmatige intelligentie met autonome robotica. Dit heeft brede implicaties voor de voortzetting en uitbreiding van de menselijke beschaving in het universum.”
Jiang is zeer verheugd dat hij daaraan kan bijdragen. “Toen ik nog een jongen was, droomde ik al van interstellaire verkenning,” vertelt hij. “Dus toen we eindelijk zagen dat de katalysatoren die door de robot zijn gemaakt, echt in staat zijn om zuurstof te produceren door watermoleculen te splitsen, leek het alsof mijn droom werkelijkheid werd. Ik begin zelfs te fantaseren dat ik zelf in de toekomst op Mars zal wonen.”
